專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有表面聲波單元的射頻模塊元件的方法，所述聲表面波單元是封裝在陶瓷多層基片上的倒裝片封裝類(lèi)型，尤其涉及一種制造具有聲表面波單元的射頻模塊部件的方法，這種聲表面波單元能夠提高使用過(guò)程中的可靠性，改善裝配能力、降低產(chǎn)品尺寸并提高生產(chǎn)率。
背景技術(shù)：
在電子設(shè)備中，市場(chǎng)上總有減少電子設(shè)備尺寸的要求，并要求減少使用的部件尺寸和重量。在由便攜式電話(huà)機(jī)代表的射頻裝置中，這種趨勢(shì)很明顯，并且在使用的部件中同樣可以引人注目地看到這些趨勢(shì)。射頻裝置隨著封裝元件高密度化進(jìn)展以解決減少尺寸和重量的需求。主要采用提供多個(gè)導(dǎo)電層的多層基片代替單層基片來(lái)安裝元件，以便解決這種小型化。
陶瓷多層基片具有由電絕緣體的陶瓷構(gòu)成多層基片的一個(gè)絕緣層，和由銀構(gòu)成的導(dǎo)電層。陶瓷多層基片比典型的樹(shù)脂多層基片有較小的高頻損耗、更好的導(dǎo)熱性、較高的尺寸精度和較高的可靠性。
該陶瓷多層基片中，內(nèi)部導(dǎo)體形狀象一個(gè)線圈，或并行對(duì)置以形成內(nèi)部電感或電容，并且由于小損耗和高尺寸精度，可以在內(nèi)部形成具有高Q值和小容差的單元。
特別在用于便攜式電話(huà)機(jī)的射頻電路中，這些特征作為一種集合單元或把各種元件安裝在表面上的一個(gè)模塊而有效地使用，從而具有高性能和小尺寸。
另一方面，每個(gè)功能具有模塊化電路的射頻模塊能夠比形成分立元件安裝電路的常規(guī)方法的模塊具有較高可靠性和更好特性的簡(jiǎn)單設(shè)備結(jié)構(gòu)。同樣，在常規(guī)分立元件中，這種設(shè)計(jì)使完成每個(gè)元件的組合特性的功能變得復(fù)雜，而模塊化允許每個(gè)模塊的特征規(guī)格被確定，并且設(shè)備的設(shè)計(jì)被構(gòu)成，結(jié)果形成較短的周期和節(jié)省勞動(dòng)力。
圖9是用于GSM雙波段類(lèi)型的便攜式電話(huà)機(jī)的射頻電路方框圖。在該圖中，參考符號(hào)ANT表示用于發(fā)送和接收電波的天線，DPX表示作為多頻分離濾波器的雙工器(兩個(gè)頻率開(kāi)關(guān)濾波器)，T/R SW表示作為發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，LPF表示作為發(fā)送級(jí)諧波抑制濾波器的低通濾波器，和BPF表示接收級(jí)的帶通濾波器。
在這種便攜式電話(huà)機(jī)電路中，有幾個(gè)功能被模塊化，例如包括發(fā)送系統(tǒng)電路之內(nèi)的功率放大器部分、天線轉(zhuǎn)換部分，其中這些單元實(shí)際上安裝在該多層基片上。


圖10表示該天線轉(zhuǎn)換部分中的一個(gè)模塊實(shí)例。在該圖中，參考數(shù)字10表示陶瓷多層基片，內(nèi)部裝備有電感部分11和電容部分12，并具有外部電極13。同樣，作為開(kāi)關(guān)元件的二極管和諸如電阻的芯片元件15安裝在該陶瓷多層基片10上，并設(shè)置屏蔽殼16覆蓋該陶瓷多層基片的整個(gè)上部。圖10中的模塊不包含聲表面波單元(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為SAW單元)，或者在安裝的封裝元件中具有SAW單元。
目前，功率放大器或者天線轉(zhuǎn)換模塊是具有單一功能的模塊化電路，但是如果更寬范圍的功能被模塊化，那么模塊化的優(yōu)點(diǎn)就能夠得到。當(dāng)然重要的是把SAW單元加到模塊。
常規(guī)的SAW單元采用所謂的封裝元件。當(dāng)然，有可能通過(guò)安裝封裝元件生產(chǎn)一個(gè)模塊，但是如稍后將描述的，如果把該單元芯片直接安裝在基片上，則該電路能夠減少尺寸和高度，具有低成本。
該陶瓷多層基片可以包含一個(gè)電感和一個(gè)電容，因此具有較小尺寸的特點(diǎn)，但是另一方面，很難降低高度。因此，在具有另外安裝在基片上的一個(gè)封裝組件的典型模塊中，不能滿(mǎn)足對(duì)進(jìn)一步發(fā)展的較小高度的需要。同樣，該封裝組件產(chǎn)品將比適當(dāng)?shù)穆闫蟾鼘挼恼加脜^(qū)域。使用的元件中，在該占用區(qū)域中SAW單元最高和最寬。在這些情況下，期望SAW芯片以某種形狀而不使用封裝組件直接安裝在多層基片上。
另一方面，SAW單元的制造包括用于生產(chǎn)SAW芯片的步驟和用于在封裝組件上安裝和密封SAW芯片的步驟，幾乎是相同的成本數(shù)量。如果SAW單元能夠直接安裝在陶瓷多層基片上，則不經(jīng)歷在組件上安裝和密封SAW芯片的步驟，由此可以廉價(jià)地生產(chǎn)該電路。
在如上的射頻模塊中，最好是SAW單元直接作為芯片安裝，而其他元件通過(guò)焊接安裝到陶瓷多層基片上。
順便地說(shuō)一下，實(shí)現(xiàn)上述電路有以下問(wèn)題。
(1)氣密地密封SAW單元芯片。
(2)利用對(duì)表面聲波沒(méi)有影響的支持方法實(shí)現(xiàn)經(jīng)受溫度變化的一種結(jié)構(gòu)以便產(chǎn)生一致的焊接步驟和SAW單元安裝步驟。
(3)具有小高度的平坦模塊表面。
(4)集合地處理多個(gè)陶瓷基片以便提高生產(chǎn)率。
(1)氣密地密封SAW單元芯片例如，通過(guò)在由鋰鉭酸鹽構(gòu)成的基片上以幾個(gè)μm的精度形成鋁梯形電極產(chǎn)生該SAW單元。此電極圖進(jìn)行精確設(shè)計(jì)以便獲得重要的特性，諸如諧振頻率、頻帶寬度、插入損耗和帶外損耗。例如，1μm的差錯(cuò)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范。
精確設(shè)計(jì)的單元受外部空氣的極大影響。水含量或由于濕度引起的灰塵粘附對(duì)此特性有致命的影響。
在這些情況下，需要以某種方式密封SAW單元，并且對(duì)于本發(fā)明應(yīng)用的此模塊來(lái)說(shuō)，需要較小、較低，并且采用與其他元件同時(shí)安裝SAW單元的處理，由此建立一種制造方法。
(2)利用對(duì)表面聲波沒(méi)有影響的支持方法實(shí)現(xiàn)經(jīng)得起溫度變化的一種結(jié)構(gòu)以便產(chǎn)生一致的焊接步驟和SAW單元安裝步驟。
在基于硅樹(shù)脂的集成電路上安裝裸片時(shí)，可以利用粘劑將芯片與整個(gè)接面穩(wěn)固地安裝在基片上。但是，在本SAW單元的情況下，因?yàn)楸砻媛暡ǔ霈F(xiàn)在表面上，則以粘劑該芯片不能牢固地固定在基片整個(gè)面以獲得共振特性。
在目前小SAW單元的情況下，該芯片利用被稱(chēng)為倒裝片安裝的方法固定在陶瓷基片或者樹(shù)脂基片上，例如所述方法公開(kāi)在JP-A-10-79638中。此方法在圖11中表示。在該圖中參考數(shù)字20表示基片，30表示作為該SAW單元的倒裝片。在基片20上，形成具有金(AU)表面的電極21，倒裝片30在由SAW梯形電極形成的主平面上具有金制立柱凸起(stud band)31。倒裝片30翻轉(zhuǎn)安裝在金箔-金箔接合處(面朝下接合)，以梯形電極形成的主平面對(duì)于SAW是向下。
此方法在安裝SAW單元時(shí)是有效的，但是當(dāng)安裝其他焊接的元件時(shí)必須不出現(xiàn)問(wèn)題。尤其是，不象SAW單元那樣簡(jiǎn)單，當(dāng)與其他元件構(gòu)造一種復(fù)合模塊時(shí)，該陶瓷多層基片增厚了。在這種情況下，比起正常組件產(chǎn)品則連接部分的應(yīng)力更大。
焊接步驟通常包括在基片表面的焊盤(pán)部分涂敷焊劑，接著安放該單元，并在回流熔爐中進(jìn)行熱處理固定。在這種情況下，焊接膏中的焊劑將汽化以便活化與該表面電極的界面并保持焊接的可濕性。
在SAW單元以露出方式安裝的情況下，如果SAW單元預(yù)先安裝，那么必須保持氣密性以防止焊劑粘合于此并對(duì)SAW特性產(chǎn)生重大作用。
同樣，此SAW單元通常利用金箔-金箔塊接合進(jìn)行安裝，雖然在焊接情況下，基片上的金屬表面是錫或者焊接膜，但通常是電鍍的。
因此，需要建立一種方法，用于在承受(bear)狀態(tài)安裝此SAW單元并一起焊接元件。
(3)具有小高度的平坦模塊表面。
在安裝此電子元件時(shí)，已經(jīng)制定并廣泛采用了一種使用自動(dòng)安裝機(jī)器的方法。在此機(jī)器里，通常使用真空吸附噴嘴來(lái)處理這些元件，并且元件表面必須是比此噴管直徑更寬區(qū)域的平面。利用此常規(guī)方法，復(fù)合模塊的表面被金屬鍍層覆蓋。但是，此變平結(jié)構(gòu)和不透氣結(jié)構(gòu)與較小高度的方向相反。
(4)集合地處理多個(gè)陶瓷多層基片以便提高生產(chǎn)率。
通常，通過(guò)單個(gè)過(guò)程單獨(dú)地處理多個(gè)陶瓷多層基片。但是，單個(gè)處理占用更多勞力，造成較低生產(chǎn)率和較高成本。從而，希望使用以某種方式集合地處理多個(gè)陶瓷多層基片的方法。
在JP-A-6-97315中，已經(jīng)公開(kāi)了把SAW單元和其它電路元件一起安裝和密封的先有技術(shù)實(shí)例。在此先有技術(shù)實(shí)例中，SAW單元固定在樹(shù)脂基片上，SAW單元面對(duì)前面，以便通過(guò)導(dǎo)線焊接進(jìn)行電連接，并且顯然地不同于如在此發(fā)明中把SAW單元倒裝安裝在此陶瓷多層基片上?，F(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的不同之處在于通過(guò)倒裝安裝能夠進(jìn)一步減少尺寸，并通過(guò)采取倒裝法形式，有可能減少由于來(lái)自基片的熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的影響。在JP-A-6-97315中，陶瓷基片具有熱膨脹系數(shù)差，因此存在此問(wèn)題，但是在本發(fā)明中，這種影響非常小。尤其是，SAW單元的溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)差趨向于相互抵消，并且如圖4所示，在SAW單元倒裝安裝在樹(shù)脂基片上并存在陶瓷基片的情況下，在此陶瓷基片中，倒裝片中心頻率處的溫度特性更加好。
在JP-A--97315中，看起來(lái)SAW單元連同其他無(wú)源元件一起安裝，而不是象該發(fā)明中連同焊接元件一起安裝。尤其是，使用該焊接密封，但是在這種情況下，公開(kāi)了瞬時(shí)加熱方法以便避免焊劑的污染。也就是說(shuō)，建議焊接元件很難一起安裝。根據(jù)此發(fā)明，此SAW單元可以與其他焊接元件一起安裝，并可以以一種簡(jiǎn)單方式將各種元件安裝在一起。
發(fā)明目的按照上述方面，本發(fā)明的第一目的是提供一種用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法，其中該SAW單元作為裸片安裝并且可以連同其他焊接元件一起安裝。
本發(fā)明的第二目的是提供一種用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法，其中該SAW單元作為裸片安裝，使得它能夠減少尺寸和高度，提高生產(chǎn)率，并且降低成本。
從本實(shí)施例的隨后詳細(xì)說(shuō)明中本發(fā)明的其他目的和新特點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的。
發(fā)明方案概述為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊方法，其中該聲表面波單元和其他單元而不是聲表面波單元安裝在陶瓷多層基片上，該方法包括鍍金步驟至少在該陶瓷多層基片的導(dǎo)電表面上的元件接合部分處鍍涂金箔以便具有安裝電極，聲表面波單元安裝步驟在鍍金步驟之后利用金箔-金箔連接在該陶瓷多層基片上面朝下接合作為聲表面波單元的倒裝片，側(cè)壁形成步驟利用膠粘劑將環(huán)繞倒裝片的側(cè)壁構(gòu)件焊接到陶瓷多層基片上，蓋形成步驟在聲表面波單元安裝步驟之后，利用膠粘劑將封閉側(cè)壁開(kāi)口的一個(gè)蓋構(gòu)件焊接到側(cè)壁構(gòu)件上，和焊接的元件安裝步驟在蓋形成步驟之后，利用焊料安裝至少一個(gè)焊接的元件，所說(shuō)的焊接元件是除了該表面聲波單元之外的一個(gè)單元。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法中，鍍金的金箔膜是膜厚從0.05μm到4μm，具有在該金箔薄膜的形成表面省的金箔-金箔連接，使用從10μm到140μm的導(dǎo)線直徑的金導(dǎo)線形成的立柱凸起，使得倒裝片和安裝電極之間的間隔可以從10μm到40μm。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法中，在側(cè)壁形成步驟多個(gè)陶瓷多層基片焊接到側(cè)壁構(gòu)件上，和共同地執(zhí)行包括聲表面波單元安裝步驟和焊接的元件安裝步驟的至少部分后續(xù)處理之后，該側(cè)壁構(gòu)件被切斷為單個(gè)的陶瓷多層基片。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法中，蓋區(qū)域設(shè)置為陶瓷多層基片區(qū)域的30％到100％。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法中，焊膏由橡膠傳送帶傳送到安裝電極的一部分，利用焊料焊接元件。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在用于制造具有聲表面波的射頻模塊元件的方法中，焊接工將焊膏涂敷到安裝電極的一部分，利用焊料安裝焊接元件。
附圖簡(jiǎn)述圖1A到1G是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具有聲表面波單元的射頻模塊元件制造方法的制造過(guò)程說(shuō)明視圖；圖2是通過(guò)圖1的制造過(guò)程獲得的具有聲表面波單元的射頻模塊元件的前剖視圖；圖3是經(jīng)由圖1的制造過(guò)程獲得的具有聲表面波單元的射頻模塊元件的電路圖；圖4是表示SAW單元的溫度特性的陶瓷基片和樹(shù)脂基片的特性曲線圖；圖5A到5E是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造過(guò)程說(shuō)明視圖；圖6是第二實(shí)施例使用的樹(shù)脂構(gòu)件的平面圖；圖7是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的前剖視圖；圖8是表示具有常規(guī)安裝的SAW單元的組件產(chǎn)品模塊實(shí)例的前剖視圖；圖9是用于GSM雙波段類(lèi)型的便攜式電話(huà)機(jī)的射頻電路方框圖。
圖10是表示包含天線轉(zhuǎn)換部分的前端模塊實(shí)例的前剖視圖；和圖11是表示利用金箔-金箔連接面朝下接合(倒裝安裝)SAW單元的例子的前視圖。
下面將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的一種方法。
優(yōu)選實(shí)施例敘述將結(jié)合圖1A到3闡述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1A到1G表示其制造過(guò)程，圖2表示具有聲表面波的射頻模塊元件的一個(gè)完整狀態(tài)，圖3表示其電路圖。
在圖1A中，參考數(shù)字40表示陶瓷多層基片，具有由例如氧化鋁玻璃復(fù)合的陶瓷構(gòu)成的絕緣層，和十五個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電層41。其外部形狀大約達(dá)6mm×4mm，和0.8mm厚。該陶瓷多層基片40的表面導(dǎo)電層42由凝固的銀導(dǎo)體形成。
如在圖1B所示的鍍金步驟中，在該陶瓷多層基片40上對(duì)表面導(dǎo)電層42(銀的凝固導(dǎo)體)電鍍大約2到3μm厚的鎳作為粗略鍍層，然后把金箔鍍到其上以便形成具有金箔膜的安裝電極43。
如圖1C所示的SAW單元安裝步驟是通過(guò)該金箔-金箔連接翻轉(zhuǎn)安裝SAW單元(即利用金箔球焊觸點(diǎn))。在此步驟中，該SAW單元不是封裝產(chǎn)品而是倒裝安裝類(lèi)型。換句話(huà)說(shuō)，使用圖11所示的裸片的倒裝片30。該倒裝片30具有形成在主平面上的金箔立柱凸起31，在該主平面上具有用于SAW的梯形電極，這是經(jīng)過(guò)如封裝產(chǎn)品相同過(guò)程形成的(即它是通過(guò)省略安裝和焊接封裝產(chǎn)品的后半步驟獲得的)。倒裝片30是通過(guò)在陶瓷多層基片40上的安裝電極43的金箔-金箔連接翻轉(zhuǎn)(面向下焊接)安裝的，具有SAW的梯形電極的主平面面向下形成。
通過(guò)改變金導(dǎo)線的直徑和成形條件改變金箔立柱凸起31的直徑以便具有一個(gè)適當(dāng)?shù)闹睆椒秶?。同樣，通過(guò)改變金導(dǎo)線的長(zhǎng)度改變金箔立柱凸起31的長(zhǎng)度使得在基片40上的安裝電極43與倒裝片30之間的縫隙間隔可以設(shè)定在一個(gè)適當(dāng)范圍。通過(guò)在陶瓷多層基片40上的預(yù)定位置面向下放置倒裝片30、在300g負(fù)荷下從倒裝片30的一側(cè)施加9w的超聲波波0.6秒來(lái)執(zhí)行倒裝片30的向下(phasedown)焊接，以便通過(guò)超聲波焊接將金箔立柱凸起31與基片側(cè)的安裝電極43的金箔表面焊接。
在如圖1D所示的側(cè)壁成形步驟中，在安裝作為SAW單元的倒裝片30之后，樹(shù)脂側(cè)壁60即像具有接收作為SAW單元的倒裝片30的凹陷部分的一個(gè)正方形框架型的環(huán)氧樹(shù)脂鍍層被焊接到陶瓷多層基片40上以便環(huán)繞該倒裝片。另外，在如圖1E所示的蓋成形步驟中，作為蓋61的環(huán)氧樹(shù)脂鍍層覆蓋該側(cè)壁60并通過(guò)粘劑焊接以便封閉該樹(shù)脂側(cè)壁60的一個(gè)上開(kāi)口。另外，為穩(wěn)固地焊接，可以放在真空中五小時(shí)。側(cè)壁60和蓋61焊接到陶瓷多層基片40上，使得該倒裝片30是氣密封閉的。
如在圖1F所示的焊劑應(yīng)用過(guò)程中，金箔膜在陶瓷多層基片40上成形之后，焊劑44應(yīng)用在安裝電極43的焊接部分處。在此過(guò)程中，必須在不規(guī)則的表面敷上焊劑，因?yàn)橐惭b和密封SAW單元。通常，這是通過(guò)平面上的金屬掩膜打印(printing)形成的，而可以不采用在本發(fā)明的實(shí)施例中。在這例子中，焊劑可以是通過(guò)橡膠傳送帶涂敷的，或者利用焊接工涂敷(或者浸漬)。
此后，在如圖1G所示的焊接元件安裝過(guò)程中，由圖3電路中電感、電容、電阻和二極管組成的每個(gè)焊接元件50(通過(guò)焊接固定的表面封裝單元)安裝在具有涂敷焊劑的電極43上。接著，其焊接通過(guò)回流熔爐進(jìn)行固定。從而，每個(gè)元件50在具有涂敷的金箔膜的表面導(dǎo)電層42即安裝的電極由焊料固定。
隨后結(jié)合表1描述用于電極43的鍍金層厚度和倒裝片30與用于SAW單元的焊接元件50的抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系。而且，稍后將結(jié)合表2描述安裝(超聲波焊接)倒裝片30的金導(dǎo)線直徑和倒裝片30的抗剪強(qiáng)度以及對(duì)熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果的影響。另外，稍后將結(jié)合表3描述基片40上的安裝電極43和倒裝片30之間的間隔對(duì)倒裝片30的抗剪強(qiáng)度的影響以及熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果。在表1到3的測(cè)量中，利用一個(gè)電子顯微鏡通過(guò)橫截面觀察安裝中的金箔凸起和界面。
通過(guò)圖1A到1G的上述處理，作為SAW單元的倒裝片30和作為其他表面封裝單元的焊接元件50安裝在具有一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電層41的陶瓷多層基片40上，如圖2所示，具有金箔凸起31的倒裝片30面向下焊接在安裝電極43上，安裝電極43具有利用金箔-金箔(金箔球焊方法)涂敷在陶瓷多層基片40上的金箔膜，而倒裝片30被固定在陶瓷多層基片40上的樹(shù)脂側(cè)壁60和覆蓋側(cè)壁的一個(gè)開(kāi)口樹(shù)脂蓋61覆蓋并且氣密封閉，由此通過(guò)焊接產(chǎn)生具有安裝在陶瓷多層基片40上的焊接元件50的射頻模塊元件。此射頻模塊元件的外形是大約6mm×4mm大和1.5mm高。
在圖3的電路圖中，除了SAW單元之外的部分已經(jīng)作為模塊生產(chǎn)了，并具有大約6mm×4mm大的相同尺寸。目前，兩個(gè)SAW單元可以安裝在該相同的部分，從中將看到該電路可以小型化。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的模塊元件高度是1.5mm。而當(dāng)一個(gè)SAW封裝產(chǎn)品70簡(jiǎn)單地安裝在常規(guī)產(chǎn)品(具有固定在陶瓷多層40上的焊接元件50的一個(gè)模塊)時(shí)，高度是2mm，如圖8所示。因此，和圖8對(duì)比，將看到其高度充分地降低了。注意圖1到8中相同的或者相似的部件以相同的數(shù)字表示。
圖4表示在此實(shí)施例中在SAW單元的倒裝片安裝在陶瓷基片上的情況下其中心頻率處的溫度特性。將發(fā)現(xiàn)陶瓷多層基片由于溫度變化而有小的頻率變化。
在下面的表1列出了當(dāng)在基片40上生產(chǎn)具有安裝電極43鍍金層的厚度從0.03μm到7.0μm的范圍變化的樣品時(shí)，倒裝片30抗剪強(qiáng)度和作為焊接元件50的1005芯片電感(1×0.5×0.5mm)的測(cè)度結(jié)果。假定封裝倒裝片30中的立柱凸起31的金導(dǎo)線直徑是25μm，基片40上的安裝電極43和倒裝片30之間的間隔是20μm，并且安裝電極43和1005芯片電感在安裝電極43和1005芯片電感之間的縫隙間隔是20μm。
(表1)鍍金厚度對(duì)SAW單元和焊接芯片的抗剪強(qiáng)度的影響
從表1的結(jié)果中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)金箔膜或者鍍金層薄膜厚度小于0.05μm時(shí)，其金箔-金箔連接和金箔到焊接接縫內(nèi)的強(qiáng)度非常地低。同樣，如果鍍金層厚度超過(guò)4μm，不存在特別問(wèn)題，但是在焊接接縫內(nèi)的抗剪強(qiáng)度非常地低。此時(shí)，在鍍層和表面銀之間引起剝落。這是要考慮的，因?yàn)樵诠潭ㄆ浜竸r(shí)應(yīng)力集中在界面處。從而，作為金箔膜的鍍金層厚度最好是從0.05μm到4μm，更好是0.3μm到2μm。
下面的表2列出當(dāng)生產(chǎn)樣品具有面向下焊接作為基片40上的SAW單元的倒裝片30的金導(dǎo)線的直徑從5μm到50μm變動(dòng)時(shí)，金導(dǎo)線直徑對(duì)倒裝片30的抗剪強(qiáng)度和耐熱沖擊強(qiáng)度測(cè)試的測(cè)量結(jié)果之影響。
(表2)金導(dǎo)線直徑對(duì)SAW單元的抗剪強(qiáng)度和熱沖擊試驗(yàn)的影響
這里，執(zhí)行耐熱沖擊試驗(yàn)以便使其狀態(tài)更清晰，其中此測(cè)試狀態(tài)包括在較低溫度側(cè)的-40℃和較高溫度側(cè)的85℃，對(duì)于每個(gè)循環(huán)保持30分鐘的樣品進(jìn)行100個(gè)循環(huán)。進(jìn)行估價(jià)使得通過(guò)測(cè)量其SAW單元的插入損耗判決100個(gè)樣品中的不合格個(gè)數(shù)，并判決開(kāi)始具有約2dB并增加到5dB以上的樣值作為不合格品。同樣，其它測(cè)量條件包括基片上的安裝電極43的鍍金膜是0.5μm和基片40上的安裝電極43與倒裝片30之間的縫隙間隔是20μm。
從表2的結(jié)果中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)金導(dǎo)線的直徑小于10μm時(shí)，其強(qiáng)度非常地低，并在熱沖擊試驗(yàn)中部分損壞增加了。在這種情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在SAW單元的電極側(cè)經(jīng)常地出現(xiàn)剝落情況。認(rèn)為這是由于當(dāng)金導(dǎo)線的直徑非常厚時(shí)，熱沖擊應(yīng)力集中在該SAW單元側(cè)。從而，封裝中的金導(dǎo)線直徑厚度最好是從10μm到40μm，更好是從20μm到30μm。
下面的表3列出當(dāng)生產(chǎn)樣品具有在基片40上的安裝電極43和作為SAW單元的倒裝片30之間縫隙間隔從5μm到70μm范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，縫隙間隔對(duì)倒裝片30的抗剪強(qiáng)度和熱沖擊強(qiáng)度測(cè)試的測(cè)量結(jié)果之影響。假定基片側(cè)上的安裝電極43的鍍金薄膜是0.5μm，金導(dǎo)線的直徑是25μm，在-40℃到85℃的熱沖擊試驗(yàn)執(zhí)行100個(gè)循環(huán)。
(表3)縫隙間隔對(duì)SAW單元的抗剪強(qiáng)度和耐熱沖擊試驗(yàn)的影響
如果縫隙間隔小于10μm，那么強(qiáng)度是足夠的，但是在熱沖擊試驗(yàn)中常常出現(xiàn)不合格品。同樣如果間隔超過(guò)40μm，那么在熱沖擊試驗(yàn)中沒(méi)有問(wèn)題，但是抗剪強(qiáng)度顯著降低。從而，縫隙間隔厚度最好是從10μm到40μm，更好是從20μm到30μm。
借助于此第一實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)以下效果。
(1)在包含陶瓷多層基片40和作為SAW單元直接安裝在該基片上的倒裝片30的射頻電子電路元件中，使用樹(shù)脂60和樹(shù)脂蓋61獲得該SAW單元的密封，并除去了利用焊劑的焊接元件50的安裝步驟的影響，由此有可能提高生產(chǎn)率，加強(qiáng)使用期間的可靠性，改善安裝能力并降低產(chǎn)品的高度。
以這種方法，利用樹(shù)脂側(cè)壁60和樹(shù)脂蓋61覆蓋模塊的元件安裝面的側(cè)面和上部，使得能夠生產(chǎn)氣密封的射頻模塊元件結(jié)構(gòu)。因此，就可以解決如上述提到的密封SAW單元的問(wèn)題(1)。
(2)通過(guò)將電極上的作為SAW單元的倒裝片30與涂敷在陶瓷多層基片40上的金箔膜面朝下接合(倒裝安裝)，利用金箔-金箔連接，能夠解決前面提出的在SAW單元沒(méi)有影響的支持方法而經(jīng)受溫度變化的問(wèn)題(2)。特別是，除利用金箔-金箔連接安裝倒裝片之外，陶瓷多層基片上的鍍金厚度和金箔凸起使用的金導(dǎo)線直徑或者陶瓷多層基片40側(cè)的安裝基片43與倒裝片30之間的縫隙間隔最好制做的合適。具體地，形成在陶瓷多層基片40上的安裝電極43的鍍金薄膜設(shè)置為0.05μm到4μm，用于金箔-金箔連接的金箔凸起使用的金導(dǎo)線直徑是10μm到40μm，而作為SAW單元的倒裝片30與安裝電極43之間的間隔是10μm到40μm。同樣，該SAW單元在安裝焊接元件之前是氣密封的，并且安裝步驟可以與焊接步驟一起執(zhí)行。
在此實(shí)施例過(guò)程中，需要在不規(guī)則的表面涂敷焊劑以便事先安裝和密封該SAW單元。通常，經(jīng)過(guò)在平面上的金屬掩膜打印進(jìn)行的，但是在此實(shí)施例中不能進(jìn)行。在實(shí)施例中，是橡膠傳送帶或者使用焊接工(dispenser)涂敷焊劑。
(3)通過(guò)在樹(shù)脂側(cè)壁60覆蓋平面樹(shù)脂蓋61和密封能夠?qū)崿F(xiàn)上述的模塊平頂面和小高度的問(wèn)題(3)。在元件的實(shí)際安裝中，希望適應(yīng)各種安裝機(jī)器。當(dāng)然如果所有部分都是平的，則不會(huì)有問(wèn)題，但是模塊上表面大約30％以上可能是平的。最好，50％以上為平面。
圖5表示根據(jù)此發(fā)明第二實(shí)施例用于共同地處理多個(gè)陶瓷多層基片的制造方法。在此情況中，使用圖5P的陶瓷多層基片40，和如6所示的，具有多個(gè)(最好十個(gè)以上)部分的每個(gè)部分整體用于樹(shù)脂側(cè)壁60的點(diǎn)陣樹(shù)脂構(gòu)件63，多個(gè)(最好十個(gè)以上)陶瓷多層基片40與該點(diǎn)陣樹(shù)脂構(gòu)件63焊接，如圖5Q所示。此后，共同地執(zhí)行把作為SAW單元的倒裝片30面向下焊接到該多個(gè)陶瓷多層基片40上的步驟，然后焊接具有多個(gè)集成的蓋61的樹(shù)脂板64，如圖5R所示的。另外，安裝焊接元件50，并最后剪斷樹(shù)脂構(gòu)件63和樹(shù)脂板64，并分成單個(gè)產(chǎn)品以便具有每個(gè)陶瓷多層基片40，如圖5T所示的。注意圖1到圖5中相同或者相似的部分以相同的數(shù)字表示。在陶瓷多層基片上安裝該SAW單元之后，多個(gè)陶瓷多層基片可以焊接到樹(shù)脂構(gòu)件63上。
借助于第二實(shí)施例，除了第一實(shí)施例的作用和效果外，多個(gè)陶瓷多層基片40焊接和疊接(spliced)到變成側(cè)壁的構(gòu)件65上，在至少一部分處理中，當(dāng)分離和集體地通過(guò)處理時(shí)，由此有可能極大地節(jié)省勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)率并降低成本。也就是說(shuō)，如概要段落闡述通過(guò)集體地處理多個(gè)陶瓷多層基片能夠解決提高生產(chǎn)率的問(wèn)題(4)。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中SAW單元通過(guò)側(cè)壁65從其他元件中隔離以及其它元件50通過(guò)樹(shù)脂側(cè)壁65彼此隔離。在這種情況下，組成側(cè)壁65的樹(shù)脂部件66不是簡(jiǎn)單正方形框架，而是一個(gè)凹腔部分以便分別接收作為SAW單元的倒裝片30或焊接元件50，其中樹(shù)脂構(gòu)件6焊接到陶瓷多層基片40上并且變成樹(shù)脂蓋67的另外的一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂鍍層通過(guò)粘劑接合。在這種情況下，由于焊接元件是在固定該蓋67之后安裝的，用于接受焊接元件50的部分用作一個(gè)開(kāi)口。
另一個(gè)構(gòu)成與第一實(shí)施例相同，其中相同相似的部分以相同數(shù)字表示，這里不再描述。
借助于第三實(shí)施例，樹(shù)脂側(cè)壁65能夠提供在作為此SAW單元的倒裝片30上和其他焊接元件50之間，由此這些元件能夠彼此隔離。在這種情況下，由樹(shù)脂側(cè)壁65和蓋67組成的結(jié)構(gòu)能夠牢固，并變得更優(yōu)越。另外的作用和效果與第一實(shí)施例相同。
通過(guò)上面已經(jīng)敘述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明不局限于這些情況，本發(fā)明可以以多種方式改變或者變更而不脫離權(quán)利要求定義的此發(fā)明的精神或者范圍，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)這是顯而易見(jiàn)的。
如上所述，借助于根據(jù)本發(fā)明用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件方法，在包含陶瓷多層基片和安裝在其上的倒裝片封裝類(lèi)型的聲表面波單元(SAW單元)的射頻電子電路元件中，采用側(cè)壁構(gòu)件和蓋構(gòu)件獲得聲表面波單元的氣密封，并排除了在制造過(guò)程中其他表面封裝類(lèi)型單元安裝步驟的影響，從而可能提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)使用期間的可靠性改善安裝能力并降低產(chǎn)品的高度。
權(quán)利要求
1.用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法，其中所述聲表面波單元和其他單元安裝在陶瓷多層基片上，所述方法包含鍍金步驟至少在所述陶瓷多層基片的導(dǎo)電表面上的元件接合部分處鍍金以便具有安裝電極，聲表面波單元安裝步驟在所述鍍金步驟之后利用金箔-金箔連接面朝下接合作為聲表面波單元的倒裝片；側(cè)壁形成步驟利用粘劑將環(huán)繞所述倒裝片的側(cè)壁構(gòu)件焊接到所述陶瓷多層基片上，蓋形成步驟在所述聲表面波單元安裝步驟之后，用粘劑將封閉所述側(cè)壁開(kāi)口的一個(gè)蓋構(gòu)件接合到所述側(cè)壁構(gòu)件上；和焊接的元件安裝步驟在所述蓋形成步驟之后，利用焊料安裝至少一個(gè)焊接元件，所說(shuō)的焊接元件是除了所述表面聲波外的一個(gè)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件方法，其中形成在通過(guò)所述鍍金的金箔膜厚度從0.05μm到4μm，所述金箔-金箔連接是在所述金箔膜的形成表面上進(jìn)行，使用具有導(dǎo)線直徑從10μm到40μm的金導(dǎo)線形成的立柱凸起，使得所述倒裝片和所述安裝電極之間的間隔可以10μm到40μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件方法，其中在所述側(cè)壁形成步驟，多個(gè)陶瓷多層基片焊接到所述側(cè)壁構(gòu)件上，并在共同地執(zhí)行包括所述聲表面波單元安裝步驟和所述焊接元件安裝步驟的至少部分后面的處理之后，所述側(cè)壁構(gòu)件被切斷為單個(gè)的陶瓷多層基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件方法，其中所述蓋的區(qū)域設(shè)置為所述陶瓷多層基片區(qū)域的30％到100％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造具有聲表面波單元的射頻元件的方法，其中焊劑由橡膠傳送帶傳送到所述安裝電極部分，用焊劑安裝所述焊接元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造具有聲表面波單元的射頻模塊元件的方法，其中焊劑由焊接工涂敷到所述安裝電極部分，以焊劑安裝所述焊接元件。
全文摘要
用于制造具有聲表面波的射頻模塊元件的方法，包括鍍金步驟:至少在所述陶瓷多層基片的導(dǎo)電表面上的元件接合部分處鍍金以便具有安裝電極,聲表面波單元安裝步驟:利用金箔－金箔連接在該陶瓷多層基片上面朝下接合作為聲表面波單元的倒裝片,側(cè)壁形成步驟:利用粘劑將環(huán)繞倒裝片30的側(cè)壁構(gòu)件60焊接到陶瓷多層基片40上,蓋形成步驟:在安裝倒裝片30之后,利用粘劑將封閉側(cè)壁開(kāi)口的一個(gè)蓋構(gòu)件61焊接到所述側(cè)壁構(gòu)件上,和焊接元件安裝步驟,在蓋形成步驟之后,用焊劑安裝焊接元件50。
文檔編號(hào)H01L25/00GK1346177SQ01135570
公開(kāi)日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2001年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月7日
發(fā)明者內(nèi)木場(chǎng)文男 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社